Pflanzen nutzen einen genialen Mechanismus, um Energie aus Sonnenlicht zu gewinnen – die Photosynthese. Doch wie sich jetzt herausstellt, sind sie bei weitem nicht die einzigen: Auch bestimmte Meeresbakterien können lichtaktive Farbpigmente herstellen und zur Energiegewinnung nutzen. Das zeigt eine jetzt in „Nature“ veröffentlichte Studie eines internationalen Forscherteams.
Im Jahr 200 bereits hatten amerikanische Wissenschaftler zum ersten Mal entdeckt, dass bestimmte Bakterien ein Gen in ihrer DANN tragen, das einen bisher unbekannten Typ eines lichtaktiven Pigments kodiert, das Proteorhodopsin. Die mit dem Sehfarbstoff in unserer Netzhaut verwandte Substanz könnte, so die damalige Hypothese, theoretisch von diesen Bakterien auch zur Photosynthese eingesetzt werden. Doch bestätigt werden konnte diese Annahme nicht.
Mit Sehfarbstoff verwandt
Jetzt ist dies jedoch einem Team von Forschern der Universität von Kalmar in Schweden gemeinsam mit schwedischen und spanischen Kollegen erstmals gelungen. Die Wissenschaftler sammelten Proben von 20 verschiedenen Bakterienarten aus unterschiedlichen Meeresgebieten und kartierten zunächst ihr Genom. Bei einigen von ihnen fand sich tatsächlich das Proteorhodopsin-kodierende Gen. Mit diesen Arten führten die Forscher dann Experimente im Labor durch, die eindeutig belegen, dass das Pigment tatsächlich durch das Sonnenlicht aktiviert wird und Energie für das Bakterienwachstum produziert.
„Wir haben lange gedacht, dass Algen die einzigen Lebewesen in den Meeren sind, die Sonnenlicht für ihr Wachstum nutzen“, erklärt Jarone Pinhassi, mariner Mikrobiologe an der Universität von Kalmar. Doch jetzt haben die Wissenschaftler eine neue, von den Algen unabhängige Art der Photosynthese – und der photosynthetisch aktiven Organismen – entdeckt, die ebenfalls in allen Meeren der Welt stattfindet. Angesichts der Tatsache, dass jeder Liter Meerwasser rund ein Milliarde Bakterien enthalten kann, sind diese neuen Akteure wichtige „Mitspieler“ im irdischen Energiehaushalt, aber auch im Kohlenstoffkreislauf.
Möglichkeiten für technische Anwendungen
„Die Bakterien im Oberflächenwasser der Ozeane schwimmen in einem Meer aus Licht“, so Pinhassi. „Daher sollte es eigentlich nicht allzu sehr überraschen, dass die Evolution auch Mikroorganismen mit der Fähigkeit ausgestattet hat, diese reichhaltige Energiequelle zu nutzen. Das Farbpigment könnte zukünftig auch eine Rolle für kommerzielle und umwelttechnische Anwendungen haben, beispielsweise bei der Entwicklung von künstlicher Photosynthese zur umweltfreundlichen Energieerzeugung.“
(University of Kalmar, 11.01.2007 – NPO)
